Op-amp ganancia demasiado grande, no puedo entender por qué [cerrado]

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Estamos utilizando un opamp 741 usando una entrada de inversión. Mis alumnos construyeron un circuito y la ganancia fue demasiado alta. Lo habían desarmado. Así que les pedí que lo construyeran frente a mí. La ganancia aún es demasiado alta, y no estamos seguros de lo que está pasando.

Como una prueba de cordura, hice que mis alumnos construyeran un divisor de voltaje. Una batería AA, con un divisor de tensión de 1 MΩ y 220. Debería ser de aproximadamente 0.2 mV a través de los 220.

Tomamos eso y lo conectamos al circuito opamp del 741, + Vin a tierra. En el circuito del amplificador operacional, tenemos una retroalimentación de 1 MΩ desde la salida al lugar donde entra la señal, y una 2.2 kΩ va a -Vin.

Dado que la impedancia de entrada del circuito del amplificador operacional con nuestras dos resistencias está en el orden del divisor de voltaje, esperamos que interfiera con el voltaje. Pero medimos 0.3 mV o menos.

Sin embargo, la salida es -10.37 V, nada como 1M / 2.2k.

¿Alguna pista de qué está mal? ¿Ayudaría un esquema? ¿Una imagen de la placa con los cables como está?

    
pregunta Dov

3 respuestas

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¿Ayudaría un esquema?

Este es su circuito mientras lo leo :

Lo primero es que el divisor en sí da alrededor de 330 µV, porque la batería AA debe ser de 1.5 V, no de 1V. Y, incluida la resistencia de entrada del amplificador, no debería verse tan afectada, ya que es 2.2k en serie con la resistencia de entrada del amplificador operacional y la resistencia de realimentación.

Entonces, cuando está conectado al amplificador, el divisor da 300µV.

Ahora, la ganancia del amplificador debe ser -1000 / 2.2 = -455, que multiplicada por 300 µV da -136 mV. Si ejecuta la simulación, verá -56 mV: esto se debe a la corriente de polarización de entrada, que para el 741 es alta (80 nA) y desequilibra el divisor de realimentación. Si cambia el amplificador al TL082 (al menos en la simulación) verá que la salida va a los 136 mV esperados.

Debido a que su amplificador da -10 V, es probable que el amplificador operacional esté saturado, y eso puede deberse a una conexión que falta en algún lugar: ¿está seguro de que la entrada que no se invierte está conectada a tierra? ¿A qué? El divisor, al estar conectado a la batería, también está referenciado a tierra, ¿no?

ACTUALIZACIÓN: al señalarse Markrages, el 741 tiene un voltaje de desplazamiento de entrada nominal máximo de 5 mV, que es un orden de magnitud mayor que la señal que está amplificando. Puede resolver esto con otro amplificador operacional (741 es uno de los peores) o intentar trabajar con el circuito de anulación de compensación, como se sugiere en la hoja de datos.

EDITAR:

Pensé nuevamente en la elección del 741: solo hay una razón para usarlo con fines didácticos (el único uso que tiene sentido). Y es para mostrar las no idealidades de los amplificadores operacionales, ya que tiene todos los defectos que puede esperar de uno. También me han enseñado sobre sus fallas, como la velocidad de giro, el rango de saturación, la corriente de polarización, el desplazamiento y la ganancia baja.

Si solo quieres demostrar cómo funcionan los amplificadores operacionales, usa uno mejor. Y cree circuitos más simples (pequeña ganancia y buena señal de entrada, tal vez un generador de forma de onda), para permanecer en el punto óptimo donde todo funciona.

    
respondido por el clabacchio
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Si observa el diagrama en una de las respuestas anteriores:

Es necesario introducir un amplificador de búfer para aislar los dos circuitos. El búfer separaría el divisor de voltaje del OpAmp. La resistencia de salida del divisor de voltaje está afectando la resistencia de entrada al opamp.

Vuelva a calcular Vin / Vout para el circuito COMPLETO (Mostrado arriba (y verá que la ganancia de voltaje no es lo que anticipa que sea).

Editar:

$$ \ frac {V_ {out}} {R_4} = \ frac {V_x} {R_3} $$

$$ \ frac {R_3V_ {out}} {R_4} = V_x $$

Eq2: $$  \ frac {V_ {en} -V_x} {R_1} = \ frac {V_x} {R_2} + \ frac {V_x} {R_3} $$

$$ \ frac {V_ {en}} {R_1} = V_x (\ frac {1} {R_1} + \ frac {1} {R_2} + \ frac {1} {R_3}) $$

$$ V_x = \ frac {Vin} {1+ \ frac {R_1} {R_2} + \ frac {R_1} {R_3}} $$

$$ \ frac {R_3V_ {out}} {R_4} = \ frac {Vin} {1+ \ frac {R_1} {R_2} + \ frac {R_1} {R_3}} $$

$$ V_ {out} = \ frac {R_4 Vin} {R_3 (1+ \ frac {R_1} {R_2} + \ frac {R_1} {R_3})} $$

Ya no es un simple divisor de voltaje, ¿verdad?

Conectando todos los valores, terminas con 136mV en la salida.

dijiste que medías 300mV. Chuck su amplificador operacional. Es malo.

    
respondido por el CyberMen
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El circuito como se describe tiene la resistencia de realimentación 1M conectada al divisor de voltaje, y el 2k2 está en serie con el 1M a la entrada inversora.

Esto produciría la salida descrita.

Devuelva la resistencia de realimentación 1M de la salida a ENTRE la resistencia 2k2 y la entrada inversora y su problema se resolverá.

    
respondido por el dwmorrin

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